1.引言随着我国塑料工业的快速发展，需求量也不断增大，对塑料模具提出了越来越高的要求。这就促进了塑料模具的不断发展。模具材料是制造生产模具的基础。

目前塑料模具正向高效、高精度、长寿命方向发展，尽管如此，我国的模具技术和模具寿命仍然落后于一些工业发达国家。塑料模具的模具材料和热处理结构复杂，对塑料模具尺寸精度、表面粗糙度的要求很高，对塑料模具型腔材料的要求比较苛刻。因此，正确选择模具材料及其热处理方法对提高模具质量、延长模具寿命非常重要。

2、塑料模具的性能要求塑料模具的零部件按其用途可分为两大类，一类是结构件，包括浇注系统、导向装置、定（动）模板、顶出部件、支撑部件等，所用材料一般为中、低碳碳素结构钢或合金。另一类是成型件，包括型腔、型芯、镶件等，它们是直接成型塑料件的关键零部件。塑料模具的工作温度为200～300℃，塑料模具型腔复杂，尺寸精度和表面粗糙度要求较高，对塑料模具钢的机械加工性能、镜面抛光和磨削性能、热处理变形、尺寸稳定性等都提出了相应的要求。因此，在选择模具材料时，在保证模具性能要求的同时，应尽可能提高其加工工艺性能。选择原则主要有以下几点：

1）具备一定的综合力学性能。成型零件在工作过程中要经受温度、压力、冲蚀和磨损等作用，因此要求它们具有一定的强度、塑性和韧性。（2）模具型腔表面应有足够厚的硬化层，并具有一定的硬度和耐磨性。（3）良好的机械加工性。塑料模具的形状往往比较复杂，切削加工费用往往占模具的绝大部分（一般为75％左右），因此要求具有良好的机械加工性。（4）根据塑件的尺寸和精度要求选择。对于大型、高精度的注塑模，当塑件生产批量较大时，为了防止热处理变形，要采用预硬化钢。

3.塑料模具钢的种类

关于我国传统常用模具钢性能的论述书籍、资料很多，本文主要介绍我国近年来开发的和从国外引进的、已经（或将要）在生产中推广使用的塑料模具钢。

3.1预硬塑料模具钢

该类钢是在含碳量中加入适当的铬、锰、镍等元素制成的，一般在充分锻造后制成模块，预热处理至所需硬度后，用于单元模具制作。硬度为30～40HRC时，可直接进行车削、钻孔、铣削、刻花、锉削等加工，精加工后不需热处理即可直接交货使用，保证模具的制造精度。精加工后可直接交货使用，完全避免了热处理变形的影响，从而保证了模具的制造精度。同时还具有较高的耐磨性、超高的抛光性和花纹蚀刻性，常用于特大型、复杂、长寿命的塑料模具。预硬塑料模具钢主要有P20、P20S、P20BS钢等。P20钢淬硬性好，具有一定的韧性，可进行渗碳、氮化或碳氮共渗处理。渗碳淬火后表面硬度可达65HRC，具有较高的热硬性与耐磨性。

3.2 易切削塑料模具钢

易切削钢是在预硬钢中加入易切削元素，以克服难切削的困难而制成的。加入易切削元素S、B、Ca。国外易切削预硬钢以S系列为主，也有S-Se系列，但Se较贵。S系列易切削钢在中低速切削条件下，切削性良好，但热变形后沿变形方向伸长的MnS使韧性增加。当截面增大时，硫化物偏析较严重。我国已开发了一些含硫的易切削预硬塑料模具钢，如8Cr2MnWMoVS和S-Ca复合易切削塑料模具钢SCrNiMnMoVSCa(简称SNiSCa)。8Cr2.S是为了满足精密塑料模具和薄板无间隙精密冲压模具的迫切需要而开发的易切削精密塑料成型模具钢。其特点是钢中含碳量较高，主要是为了使钢淬火后基体具有一定的碳，并保留一定量细小弥散的残余碳化物，既能抑制淬火加热时奥氏体晶粒的长大，又能保证模具具有一定的耐磨性。钢中加入Cr、W、Mo、V等是为了提高淬硬性，细化奥氏体晶粒，形成合金化合物，提高钢的耐磨性。

8Cr2.S钢热处理工艺简单，淬硬性好，可在860-900℃加热，油冷、空冷或在240-280℃硝酸盐中等温淬火。直径X100~的钢可用空冷淬火。淬火后硬度为62}64HRC。在550-620℃回火时，回火硬度为40}48HRC。

3.3 时效硬化塑性钢

时效硬化钢有两种类型，即马氏体时效钢和低镍时效钢。马氏体时效钢含镍较高，价格昂贵，在我国很少使用。25CrNi3MoA1为低镍时效钢，经8800C淬火、6800C-7000C高温回火后硬度为HRC20-25，可进行机加工。经5200C-5400C时效后硬度可达HRC38-42。时效强化是通过析出与基体共格的有序金属间化合物NiAI而实现的。

PMS钢是一种新型沉淀硬化型塑料模具钢，具有良好的冷热加工性能和综合力学性能。热处理工艺简单，变形小，淬硬性高，适宜表面强化处理，可在软化状态下挤压成模腔，锻造空冷后不需退火即可进行机械加工。SM2钢中添加铝，在时效过程中可析出硬化相Ni3A1，添加铬可提高钢的淬硬性，添加硫、锰可形成易切削相Mn.S。因此，SM2钢比PMS钢淬硬性稍高，切削性能较好。

4、我国塑料模具钢的发展及前景我国模具钢生产技术发展迅速，形成了我国自己的模具钢系列。随着全球产业结构的调整，由于欧美市场日趋饱和，劳动力成本逐年上升，利润减少，制造业等传统产业纷纷将重心转移到发展中国家。由于劳动力资源丰富且廉价，我国模具潜在市场很大，决定了我国将发展成为模具制造大国。在塑料成型加工中，模具的质量对保证产品质量起着不言而喻的作用。但与此同时，我国模具钢生产技术和产品质量还存在很多不足，许多制造大型、精密、长寿命模具的钢材仍需从国外进口，我国已成为世界上进口模具最多的国家。展望未来，亟待开展以下工作。

4.1提高模具钢的质量

目前，国内许多模具钢厂已采用先进的冶金设备和技术生产模具钢，但与国外先进水平相比仍有差距，采用先进技术的模具钢产量极少。为提高模具钢质量，钢厂不仅要增加采用先进技术生产的模具钢的比例，还要改善管理，以利于大批量生产纯净度高、均匀性好、质量稳定的模具钢。我国一些专用钢厂采用炉外精炼、真空冶炼、快锻机、精锻机生产模具钢，模具钢质量有很大提高，如D2、P20等，出口产品质量可达到国际先进水平。但国外对纯净度要求较高的模具钢大多采用电渣重熔，进一步提高了钢的纯净度、致密度、各向同性、均匀性，减少了偏析，我国在这方面还需进一步开展工作。

4.2推广应用性能优良的新型模具钢

我国已开发出性能优良的新型专用模具钢，已达到或超过国外同类钢种的水平，但这些新型钢种的推广数量和应用范围还不够大。应有选择地发展先进模具钢，如粉末冶金模具钢、多元易切削塑料模具钢、玻璃、陶瓷、耐火砖、地砖成型模具钢等，完善我国模具钢系列。

随着我国模具工业的发展，塑料模具正向多样化、复杂化、精密化、多型腔化发展，并逐步向大型化、长寿命化、高技术化、长寿命化转变。通过合理选用塑料模具，提高模具的加工工艺和质量，可提高塑料模具的使用寿命。为适应塑料制品向大型化、精密化发展的要求，应注意加强新型塑料模具的使用。同时，节能型非调质预硬塑料模具钢将有广阔的应用前景。